暖通用AlSiMg系鑄造鋁合金錠抗拉強(qiáng)度影響因素研究

摘要：本文通過(guò)調(diào)整該合金鑄造主要工藝參數(shù)的對(duì)比試驗(yàn)，分析試驗(yàn)結(jié)果確定抗拉強(qiáng)度主要影響因素，綜合考慮影響因素及裝備配套水平，調(diào)整AlSiMg系鑄造鋁合金錠生產(chǎn)工藝執(zhí)行生產(chǎn)，產(chǎn)品抗拉強(qiáng)度有效提升20Mpa以上。

關(guān)鍵詞：AlSiMg系鑄造鋁合金錠 抗拉強(qiáng)度 影響因素 暖通用

某公司定制AlSiMg系鑄造鋁合金錠為暖通鑄件用材料，據(jù)了解該鑄件成品質(zhì)量的主要影響因素為抗拉強(qiáng)度，故原料AlSiMg系鑄造鋁合金錠母體抗拉強(qiáng)度是顧客尤為重視的質(zhì)量指標(biāo)。通過(guò)現(xiàn)狀調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該產(chǎn)品批量化生產(chǎn)中抗拉強(qiáng)度在150Mpa以下占2%，150Mpa-160Mpa占10%，160Mpa-170Mpa占51%，170-180Mpa占20%，180Mpa以上占17%。為進(jìn)一步滿足客戶(hù)需求，鞏固市場(chǎng)，提高合金產(chǎn)品核心競(jìng)爭(zhēng)力，擴(kuò)寬合金高端化發(fā)展渠道;由主要技術(shù)骨干成立專(zhuān)項(xiàng)研究小組，研討制定實(shí)驗(yàn)方案，開(kāi)展系列試驗(yàn)，研究確定主要影響因素，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高抗拉強(qiáng)度，確保抗拉強(qiáng)度180Mpa以上占比90%。

1實(shí)驗(yàn)方法

采用電解原鋁液，添加原輔料于20t天然氣熔煉爐中熔煉180min;熔煉結(jié)束后轉(zhuǎn)爐到18t電阻爐中凈化、靜置;使用8.5kg錠型水平連續(xù)鑄造機(jī)鑄造。在其它工藝參數(shù)不變的情況下，主要工藝參數(shù)逐項(xiàng)進(jìn)行調(diào)整，并進(jìn)行對(duì)比，確定該參數(shù)對(duì)力學(xué)性能的影響。在鑄造過(guò)程中測(cè)量鑄造溫度及冷卻水溫度，在每個(gè)批號(hào)的第2捆和第5捆進(jìn)行取樣，做好標(biāo)記。

2試驗(yàn)方案

2.1方案一

測(cè)試不同熔煉溫度對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響。該試驗(yàn)進(jìn)行兩爐次，第一爐熔煉溫度控制在720-740℃，第二爐精煉溫度控制在700-720℃，其他參數(shù)執(zhí)行現(xiàn)有工藝參數(shù)，按要求取樣。

2.2方案二

測(cè)試不同精煉溫度對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響。該試驗(yàn)進(jìn)行兩爐次，第一爐精煉溫度控制在685-700℃，第二爐精煉溫度控制在670-685℃，其他參數(shù)執(zhí)行現(xiàn)有工藝參數(shù)，按要求取樣。

2.3方案三

測(cè)試不同鑄造溫度對(duì)力學(xué)性能的影響（精煉溫度690±5℃）。該試驗(yàn)進(jìn)行兩爐，第一爐鑄造溫度控制為650-660℃，第二爐鑄造溫度控制在640-650℃，其他參數(shù)執(zhí)行現(xiàn)有工藝參數(shù)，按要求取樣。

2.4方案四

測(cè)試不同鑄造速度對(duì)力學(xué)性能的影響。該試驗(yàn)進(jìn)行一爐試驗(yàn)，鑄造速度由11Hz調(diào)整為10.5Hz（此速度為鑄造機(jī)不產(chǎn)生機(jī)振的極限速度），其他參數(shù)執(zhí)行現(xiàn)有工藝參數(shù)，按要求取樣。

2.5方案五

測(cè)試不同冷卻方式對(duì)力學(xué)性能的影響。該試驗(yàn)進(jìn)行一爐試驗(yàn)，將冷卻方式調(diào)整為全水浴冷卻，其他參數(shù)執(zhí)行現(xiàn)有工藝參數(shù)，按要求取樣。

3試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1試驗(yàn)結(jié)果

共計(jì)試驗(yàn)8爐次，在其他工藝參數(shù)執(zhí)行現(xiàn)行工藝參數(shù)不變的情況下，依次對(duì)熔煉溫度、精煉溫度、鑄造溫度、鑄造速度、冷卻方式做調(diào)整對(duì)比。每爐次按3個(gè)批號(hào)組織生產(chǎn)，每批次取第2盤(pán)、第5盤(pán)中的一塊成品鋁錠制作拉伸標(biāo)準(zhǔn)試樣。制取拉伸標(biāo)準(zhǔn)試樣下料處為鑄錠L位置，自底部向上30mm處，測(cè)試結(jié)果相對(duì)具有代表性及可比性。采用WDW-100電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，按照GB/T 16865標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行測(cè)試，測(cè)出每個(gè)試樣抗拉強(qiáng)度。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

對(duì)比分析，初步得出熔煉溫度、精煉溫度、鑄造溫度、鑄造速度為該產(chǎn)品抗拉強(qiáng)度主要影響因素。影響該產(chǎn)品抗拉強(qiáng)度的主要原因有以下幾點(diǎn)：經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)查驗(yàn)及組織分析，發(fā)現(xiàn)熔煉溫度低導(dǎo)致部分工業(yè)硅在熔煉過(guò)程中合金化不充分，高倍組織受到影響，從而影響抗拉強(qiáng)度;鑄造機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度過(guò)快，導(dǎo)致鋁錠內(nèi)部組織未按順序凝固，影響抗拉強(qiáng)度;冷卻強(qiáng)度不夠，導(dǎo)致組織不能按順序凝固，合金錠組織出現(xiàn)縮孔，影響抗拉強(qiáng)度。

綜合分析各影響因素及裝備配套水平，調(diào)整該產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝如下：

4效果

經(jīng)改調(diào)整后的工藝參數(shù)，由于結(jié)合了裝備配套水平制定，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)步提高的同時(shí)，員工勞動(dòng)強(qiáng)度、設(shè)備設(shè)施能耗、原輔料成本基本無(wú)增加，生產(chǎn)質(zhì)量趨向好的方向發(fā)展。

經(jīng)過(guò)3個(gè)月的驗(yàn)證與分析，工藝參數(shù)調(diào)整完全有效，抗拉強(qiáng)度提升20Mpa，達(dá)到180Mpa以上的產(chǎn)品占到90%以上，超出了預(yù)期效果。顧客使用后反饋良好，該產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率不斷提升。

參考文獻(xiàn)

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[4]隋育棟.高性能鑄造鋁合金. 北京：冶金工業(yè)出版社，2020

作者簡(jiǎn)介：崔志強(qiáng)（1993.10--）;性別：男，籍貫：內(nèi)蒙古呼和浩特人，民族：漢族，學(xué)歷：本科，畢業(yè)于重慶文理學(xué)院;現(xiàn)有職稱(chēng)：助理工程師;研究方向：鋁及鋁合金鑄造理論及實(shí)踐;